English
Zasolenie wody to jeden z podstawowych parametrów w monitoringu. Jest prosty do pomiaru i informujący o ogólnej ilości substancji rozpuszczonych w wodzie. Źródeł zasolenia jest kilka. Poza naturalnym, mamy źródła antropogeniczne, do których zaliczyć można m.in.: odwodnienia kopalni, stosowanie soli drogowej, ścieki przemysłowe, nawozy rolnicze oraz zmianę klimatu (susze zwiększają stężenia zanieczyszczeń rozpuszczonych w wodzie).
Naukowcy w ostatnich latach coraz częściej wskazują na syndrom zasolenia wód śródlądowych (z ang. freshwater salinization syndrom [1]) wywołany wcześniej wymienionymi czynnikami. Oprócz samej zmiany w środowisku wodnym, ze słodkowodnego na słonawe lub słonowodne, rosnące zasolenie może być kolejnym czynnikiem zwiększającym eutrofizację wód i ryzyko powstawania fitoplanktonowych zakwitów. Liczne publikacje naukowe wskazują na szereg efektów wywołanych przez zasolenie wody, związanych z uwalnianiem soli lub obniżoną zdolnością samooczyszczaniem się zasobów. Wymieniane są dwa podatne na oddziaływanie soli obszary środowiska wodnego: abiotyczne (przyroda nieożywiona, w tym procesy fizyczne i chemiczne) oraz biotyczne (żyjące organizmy, w tym przeprowadzane przez nie procesy biochemiczne).
Zasolenie wody a procesy abiotyczne
Negatywne oddziaływanie na środowisko wodne zaczyna się już w glebie. Regularne stosowanie soli drogowej powoduje, że z gleby łatwiej wymywane są jony wapnia i magnezu, które zastępowane są przez sód lub potas. Prowadzi to do zmiany pH gleby, wypłukiwania materii organicznej, biogenów i metali ciężkich, a także spowolnienia mineralizacji materii organicznej czy ograniczenia zdolności retencyjnych gleby. Podobne skutki obserwowane są w osadach zbiorników i rzek. Badania wykazały, że przy stężeniu chlorków na poziomie 4000 mg/l uwalnia się 7,8 razy więcej węgla organicznego i 13,3 razy więcej rozpuszczonego azotu Kjeldahla niż przy zerowym stężeniu chlorków [2].
W innych badaniach wykazano, że dodanie 1 g NaCl uwalnia średnio 0,07 mg azotu (od 0,03 do 0,13 mg) w 9 z 12 próbek osadów pobranych z różnych rzek (wynik istotny statystycznie), a dodanie 1 g NaCl uwalnia średnio 2,34 µg fosforu (od 0,3 do 5,63 µg) w 7 z 12 próbek osadów pobranych z różnych rzek (wynik istotny statystycznie) [3]. W przypadku głębszych zbiorników wodnych dopływ zasolonych wód powoduje powstanie stratyfikacji chemicznej. Gęstsza zasolona woda opada na dno, utrudniając mieszanie się warstw, w tym cykliczne wiosenne i jesienne mieszanie się całej objętości takich zbiorników. W konsekwencji przy dnie nie tylko spada zawartość tlenu, ale też kumulują się zanieczyszczenia, zarówno te docierające do zbiornika z zewnątrz, jak i uwalniane z osadów.
Jak zasolenie wody wpływa na organizmy
Zasolenie wody wpływa także na organizmy i to nawet te, żyjące poza zbiornikami. W wielu miastach mamy zbiorczą kanalizację sanitarną i deszczową, przez co zimowe stosowanie soli drogowej zwiększa zasolenie ścieków. Dodatkowo, coraz częściej w domach stosujemy sól np. do zmywarek. Negatywnie wpływa to na jeden z filarów funkcjonowania oczyszczalni ścieków, jakim jest osad czynny – zbiorowisko bakterii biorących udział w biologicznym oczyszczaniu ścieków.
W wodach śródlądowych dopływ chlorków także ogranicza procesy samooczyszczania. Denitryfikacja jest procesem bakteryjnym, w którym azot rozpuszczony w wodzie (azotany) zamieniany jest na gazowy – zachodzi naturalnie w wodach powierzchniowych i jest wykorzystywana w oczyszczaniu ścieków. Jednak rosnące zasolenie wody ogranicza skuteczność tego procesu o ponad 90 proc. przy stężeniach chlorków na poziomie 2500 mg/l [4]. Zasolenie przydennej strefy zbiorników czy rzek wpływa na całą strukturę mikroorganizmów i makrobezkręgowców, które biorą udział w obiegu materii organicznej. W zasolonym środowisku ich różnorodność jest mniejsza, przez co są mniej odporne na negatywne czynniki zewnętrzne i gorzej rozkładają materię.
Roślinność wodna (makrofity) jest kolejnym ważnym ogniwem procesów samooczyszczania się wód. Oprócz wbudowywania zanieczyszczeń w tkanki, stwarzają one dogodne warunki dla mikroorganizmów w strefie korzeniowej. Zasolenie wody ogranicza zdolność bioakumulacji biogenów i metali ciężkich. Badania wykazały m.in., że przy stężeniach chlorków powyżej 2000 mg/l bioremediacja miedzi i ołowiu przez trzy gatunki: Juncus conglomeratus, Phalaris arundinacea i Carex panacea była mniejsza 20-40 razy w porównaniu z sytuacją, w której stężenie chlorków nie przekraczało 50 mg/l [5].
Zasolenie wody wpływa także na zbiorowiska planktonu. Sinice odznaczają się większą tolerancją na zasolenie niż okrzemki i zielenice. Wzrost stężenia biogenów pociąga za sobą zazwyczaj dynamiczniejszy rozwój fitoplanktonu (biogeny są dla nich niejako nawozem), a to powoduje wzrost liczebności żywiącego się nim zooplanktonu.
Ta sama zależność obserwowana jest w przypadku peryfitonu (porasta powierzchnię dna, brzegów, kamieni i inne) i ślimaków wodnych żywiących się nim. W obu przypadkach już niewielkie wzrosty stężenia soli (NaCl) powodują, że zooplankton i ślimaki nie rozwijają się tak dobrze, pomimo przyrostu biomasy fitoplanktonu i peryfitonu.
Sumując wszystkie powyższe skutki zasolenia wody, mamy zbiór dowodów wskazujących na związek pomiędzy nim a rosnącą eutrofizacją oraz wyższym poziomem niektórych zanieczyszczeń. A jak wskazują najnowsze publikacje przeglądowe dotyczące syndromu zasolenia wód śródlądowych, ma on jeszcze wiele niezbadanych obszarów, od skali mikro poszczególnych procesów po sumę wszystkich skutków w skali zlewni.
W artykule korzystałem m.in. z prac:
[1] Kaushal S.S., Likens G.E., Pace M.L. et al. Freshwater salinization syndrome: from emerging global problem to managing risks. Biogeochemistry 154, 255–292 (2021). https://doi.org/10.1007/s10533-021-00784-w
[2] Duan S., Kaushal S.S., 2015. Salinization alters fluxes of bioreactive elements fromstream ecosystems across land use. Biogeosciences 12, 7331–7347. https://doi.org/10.5194/bg-12-7331-2015
[3] Haq S., Kaushal S.S. & Duan S. Episodic salinization and freshwater salinization syndrome mobilize base cations, carbon, and nutrients to streams across urban regions. Biogeochemistry 141, 463–486 (2018). https://doi.org/10.1007/s10533-018-0514-2
[4] Lancaster N.A., Bushey J.T., Tobias C.R., Song B., Vadas T.M., 2016. Impact of chloride on denitrification potential in roadside wetlands. Environ. Pollut. 212, 216–223. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2016.01.068
[5] Søberg L.C., Viklander M., Blecken G.T., 2017. Do salt and low temperature impair metal treatment in stormwater bioretention cells with or without a submerged zone? Sci. Total Environ. 579, 1588–1599. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2016.11.179.
[6] Szklarek S., Górecka A., Wojtal-Frankiewicz A., 2022. The effects of road salt on freshwater ecosystems and solutions for mitigating chloride pollution – A review. Science of the Total Environment 805, 150289. doi: 10.1016/j.scitotenv.2021.150289
